两端法兰限位压盘式伸缩器通过机械限位结构与弹性密封补偿的协同作用,实现管道系统的安全位移补偿,其工作原理可拆解为以下三个核心环节:
一、基础结构:双法兰连接+可伸缩管体
双法兰连接
两端采用平面或凸面法兰,通过螺栓与管道或设备(如阀门、水泵)刚性连接,形成整体结构。
优势:连接稳固,适用于高压、大口径管道,且无需现场焊接,降低施工难度。
可伸缩管体
中间为可伸缩套管(或芯管与外壳),套管间通过密封件(如橡胶密封圈、填料函)密封。
功能:允许管道因热胀冷缩、介质压力波动或地基沉降产生轴向位移时,内外套管相对滑动,吸收管道变形量,避免管道因刚性拉扯出现开裂、接口渗漏等问题。
二、限位机制:刚性约束+位移阈值控制
限位螺栓/杆的核心作用
限位螺栓贯穿固定端与活动端法兰的螺栓孔,两端通过螺母锁定,形成对活动法兰滑动范围的“硬性约束”。
工作过程:
正常工况:管道因温度变化产生的轴向位移带动活动端法兰沿伸缩套管滑动,此时限位螺栓随活动法兰同步移动(螺栓本身不转动,仅沿轴向少量窜动)。
超限工况:当管道位移达到预设安全值时,活动端法兰会与限位螺栓上的“限位螺母”或“螺栓台阶”刚性接触,螺栓的机械强度会阻止活动法兰继续滑动,从而将管道位移限制在设计允许的范围内(如±50mm、±100mm等,根据工况预设)。
物理止挡与扭矩传递
物理止挡设计:在伸缩管两端设置凸起的限位块,当移动至最大行程时,限位块会碰撞法兰内缘,触发机械制动。
扭矩传递系统:通过高强度螺栓连接法兰与管道,确保极限状态下力的均匀分布,避免局部应力集中。
密封协同作用
橡胶圈随伸缩动作自动调整压缩量,既保证密封性能又配合限位动作实现精准停驻。
效果:在限位螺栓发挥作用时,密封圈仍能保持与管壁的紧密贴合,防止介质泄漏。
三、功能实现:补偿、减震、防拉脱
多向位移补偿
轴向补偿:吸收管道因热胀冷缩产生的轴向伸缩变形。
横向补偿:克服管道对接不同轴向而产生的偏移。
角向补偿:适应管道因地基沉降或安装误差导致的角向变形。
典型场景:供热管网、蒸汽管线、化工反应装置等温度变化剧烈的场合。
减震降噪
通过弹性变形吸收水泵、压缩机、风机等动设备运行产生的振动和冲击。
效果:减少管道接口松动或疲劳破坏,延长设备寿命,同时降低噪音水平。
防拉脱安全机制
在极端工况下(如管道破裂、水锤冲击),限位结构会直接承受超额推力:
抗剪/抗拉强度:限位螺栓的机械强度可抵消位移冲击力,防止伸缩套管因过度拉伸/压缩而变形。
位置锁定:通过限制活动法兰的极限位置,避免管道与设备接口因位移过大被拉脱、密封失效,或管道自身出现弯曲、破裂等风险。